Устройство для измерения температуры

 

Изобретение относится к комбинированным измерительным приборам и может быть использовано для измерения электрофизических параметров и температуры потока газа в системе диагностики двигателей и энергоустановок, в частности в нефтедобывающей промышленности для контроля работы глубинных скважинных парогазогенераторов. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет одновременного измерения нескомпенсированного заряда и температуры в потоке газа. Устройство содержит обтекатель 1, изолированный высокотемпературной керамикой 2, в продольный канал которого помещена электрически с ним связанная термопара 3, термоэлектроды 4 которой являются смежными плечами симметричной мостовой схемы и связаны с электрической цепью регистрации сигналов температуры и нескомпенсированного заряда между корпусом 5 канала исследуемого потока газа и обтекателем 1. Резисторы 6, 7 равного номинала составляют вторые смежные плечи мостовой схемы и являются токосъемными - падения напряжений с них поступают на последовательно соединенные суммирующий усилитель 8 с регистратором величины нескомпенсированного заряда 9 и дифференциальный усилитель 10 с регистратором температуры 11. ТермоЭДС термопары создает на токосъемных резисторах 6, 7 противофазные напряжения, которые выделяются и усиливаются дифференциальным усилителем и компенсируются суммирующим усилителем 8. Нескомпенсированный электростатический заряд потока газа создает синфазные напряжения на токосъемных резисторах 6 и 7, которые усиливаются суммирующим усилителем, но эффективно подавляются дифференциальным усилителем. Таким образом, осуществляется эффективное выделение сигналов электростатического зонда и термопары из совокупного напряжения на термоэлектродах. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИДЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

fl0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 43 72364/24-1 0 (22) 01.02.88 (46) 15.04.90. Бюл. №- 14 (72) В.Е.Алемасов, Л.Ф.Астафьев, О.Е.Бабарин, E.Í.Ëàâðîâ, М.П.Марченко, Т.N,Màãcóìoâ, В,И.Никитков, M.Ë.0ñèïoâ, Л.В.Редин, В.A.Øêàëèêoâ и Ф.С.Солнцева (53) 536.53(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 422980, кл. С 01 К 7/02,25.10.71.

Авторское свидетельство СССР .

¹ 296964, кл. С 01 К 7/02,24.03.69 °

{54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к комбинированным измерительным приборам и может быть использовано для измерения электрофизических параметров и температуры потока газа в системе диагностики двигателей и энергоустановок, в частности в нефтедобывающей.промышленности для контроля работы глубинных

„„Я0„„3 557459 (1) G 01 K 7/02, 13/02 скважинных парогазогенераторов. Целью изобретения является расширение функ- . циональных возможностей за счет одновременного измерения нескомпенсированного заряда и температуры в потоке газа. Устройство содержит обтекатель

1, изолированный высокотемпературной керамикой 2, в продольный канал которого помещена электрически с ним связанная термопара 3, термоэлектроды

4 которой являются смежными плечами симметричной мостовой схемы и связаны с электрической цепью регистрации сигналов температуры и нескомпенсированного заряда между корпусом 5 канала исследуемого потока газа и обтекателем 1. Резисторы 6, 7 равного номинала составляют вторые смежные тчечи мостовой схемы и являются токосъемными — падения напряжений с них поступают на последовательно соединенные суммирующий усилитель 8 с регистрато ром 9 величины нескомпенсированного заряда и дифференциальный усилитель

10 с регистратором 11 температуры.

1557459 ных резисторах 6, 7, которые усиливаются суммирующим усилителем, но эффективно подавляются дифференциаль5 ным усилителем. Таким образом осуществляется эффективное выделение сигналов электростатического зонда и термопары иэ совокупного напряжения на термоэлектродах. 3 ил.. Изобретение относится к комбини-. рованным измерительным приборам и может быть использовано для измерения электрофизических параметров и температуры потока газа в системедиагностики энергоустановок, работающих в подземных скважинах.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем одновременного. измерения нескомпенсированного заряда и температуры в потоке 25 газа.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства," на фиг. 2 — эквивалентная схема измерения величины нескомпенсированного заряда потока газа.; на 30 фиг. 3 — эквивалентная схема измерения температуры потока газа, Устройство содержит обтекатель 1, изолированный высокотемпературной керамикой 2, в продольный канал которо"

ro помещена электрически связанная с ним термопара 3, термоэлектроды 4 которой являются смежными плечами симметричной мостовой схемы и связаны с электрической цепью регистрации сигналов температуры и нескомпенсированного заряда между корпусом 5 канала исследуемого потока газа и обтекателем 1. Резисторы 6 и 7 равного номинала составляют вторые смежные пле- 45 чи мостовой. схемы и являются токосъемными — падения напряжений с них поступают на последовательно соединенные суммирующий усилитель 8 с регистратором 9 величины нескомпенсированного за-рара и дифференциальный усилитель 10 с регйстратором 11 температуры, образующие дифференциальный регистратор.

Работу устройства и принцип разделения сигналов термопары и электростатического зонда рассмотрим при по55 мощи эквивалентных схем.

На эквивалентной схеме измерения величины нескомпенсированного заряда

Ет

ТермоЭДС термопары создает на токосъемных резисторах 6, 7 противофазные напряжения, которые выделяются и усиливаются дифференциальным усилителем и компенсируются суммирующим усилителем 8. Нескомпенсированный электростатический заряд потока газа создает синфазные напряжения на токосъем(фиг. 2) Е „— напряжение эквивалентного генератора потока газа, R „ - выходное сопротивление данного генератора потока rasa. Для потока газа

Е, = (10-:1000) В, R Ä < = (10 - 10 ) Ом.

R,, Rд — сопротивления подводящих проводов, Ка = Крр, = (0,1&10)Ом

R,, К z- токосъемные резисторы, причем R>,= Rz = R (0,1+10) кОм.

Через А< обозначен суммирующий усилитель, выходное напряжение которого U „ > = (О + Б )К,, где Б, 11а— напряжения на входах 1 и 2 соответст" венно, К вЂ” коэффициент усиления.

Отметим, что гп

Падения напряжений на токосъемных резисторах, вызванные током эквивалентного генератора:

Ц. = U-„= =U = ---К, (2)

Кт, . Ат Ат 2

На выходе суммирующего усилителя

А „имеем

На эквивалентной схеме измерения температуры потока (фиг. 3) закрытой термопарой Š— напряжение- термопары, R — выходное сопротивление термопары.

Для термопар Е.„= (0,01-. 0,1)мВ/ С, т (0,5-.2) О

A - дифференциальный усилитель, выходное напряжение которого U (U -U)К,,где К вЂ” коэффициент усиления.

Падения напряжений на токосъемных резисторах, вызванные протеканием тока термопары:

1557459

U =-U =IR=- — -R = — —. (4)

Ет- . Ет

"т 8т т т 2R» т

На выходе разностного усилителя

А имеем (Ет Ет

=Г . -(-u )1 =(— - + — -)к =

Вык L т I йт 1 и 2 2 2

10 (5) еткя, ) Ет Е.

u = up, +(-и ) к =(— — — — )кьытР »,, т . 1 2 2 1 () = 0 (6) а выходное напряжение Б,„ дифференциальногоо — как

=(U —.U )К =(— -R — — -R )К = г ьк7 т(т а 2 r 2 (7) *= О.

Таким образом, соединение выходных концов термопары с корпусом устройства через резисторы, величины сопротивлений которых равны между

Era Фар, Таким образом, с одной стороны, выходные напряжения суммирующего и ! дифференциального усилителей — вы ражения (3), (5) соответственно— прямо пропорциональны ТоКу, обусловленному нескомпенсированным зарядом, и. температуре потока, с другой стороны, выходное напряжение суммирующего 2р усилителя не содержит сигнала от термопары, дифференциального сигнала от тока нескомпенсированного заряда.

Выходное напряжение 0 ц,,суммирующего усилителя, вызванное падением напряжения тока термопары на .токосьемных резисторах записывается как собой, и с параллельно подключенными входами суммирующего и дифференциального усилителей обеспечивает усиление и эффективное разделение сигналов электростатического зонда и термопары.

Использование только двух проводов, соединяющих датчик и измерительную схему, позволяет сократить число проводов линии связи, что имеет существенное значение дпя применяемых в глубинных нефтяных скважинах каротаж- . ных кабелей,. имеющих ограниченное число жил.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее термопару, термоэлектроды которой включены в первые два смежных плеча мостовой схемы, вершина вторых двух смежных плеч которой заземлена, а измерительная диагональ соединена с входами дифференциального регистратора, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет одновременного измерения нескомпенсированного заряда и температуры в потоке газа, введены полый электропроводный обтекатель, два резистора равного номинала, суммирующий усилитель и второй регистратор, причем резисторы включены во вторые два смежных плеча мостовой схемы, измерительная диагональ которой связана с входами- сумМирующего усилителя, выход которого соединен с вторым регистратором, термопара установлена в канале обтекателя, электрически изолированного от корпуса канала исследуемо-f го газового потока, причем термопара находится. в электрическом контакте с обтекателем.

1552459

Составитель Е.Рязанцев

Редактор А.Огар Техредg.Кравчук Корректор Т.Палий

Заказ 213 Тираж 519 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ. СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101